em측정 예비보고서

목차

Ⅰ. 실험제목

Ⅱ. 실험 날짜

Ⅲ. 실험 목적

Ⅳ실험 이론

Ⅴ.기구 및 장치

Ⅵ. 실험 방법

Ⅶ. 예비고찰

본문내용

일 바깥부분이 눈금자의 끝 눈금에 도달하게 하고 이때의 전류 I를 기록하라.
8. 다른 눈금에 대해서도 과정 7을 반복해서 측정하라.
9. 다른 가속전압에 대해서 과정 6,7,8을 반복해서 측정하라.
10. 측정값으로부터 식 (4),(5)를 이용하여 e/m를 구한다.
11. 과 비교 해본다.
◈ 측정을 시작할 때 ◈
(1) 비전하관의 필라멘트(filament) 가열 : 필라멘트에 교류전압을 0V부터 서서히 증가, 5～6V 까지만 걸어준다. (이때, 필라멘트가 빨갛게 발광하므로 눈으로 확인)
<주의> 5～6V를 처음부터 걸어주면 필라멘트가 끊어질 수 있으므로 반드시 0V부터 서서히 증가시킨다. 측정이 끝나고 전원을 끌 때도 0V로 낮춘 후 전원을 끈다.
(2) 음극-양극 사이에 고전압 걸어주기 : 음극(K)과 양극(P)사이에 직류 전압을 0V 부터 천천히 증가시켜 준다. 약 100V 이상부터 갑자기 전자 선속의 궤적이 눈에 보이기 시작한다. 전압의 증가에 따라 전자 속도가 증가하고 궤적이 가늘고 선명해진다. 전자 크기는 전자 궤적이 눈에 보이는 100V 근방으로 제한한다.
<주의> 처음부터 100V 이상을 걸면, 음-양극 사이에 큰 전류가 흘러 필라멘트를 끊어지게 할 우려가 있으므로 반드시 0V 부터 서서히 증가 시킨다. 측정을 끝낼 경우에는 0V로 낮춘 후 전원을 끈다.
(3) 헬름홀츠 코일 양 끝에 직류전원(12V DC)연결 : 가변저항을 조정하여, 코일에 직접 공급되는 전압을 서서히 증가시켜서 자기장(B)를 증가시킨다. 가변저항을 중간 이하의 위치에 둔다. 전류 값은 1.2Amp 근방으로 제한한다.
(4) 비전하관 내에서 전자 궤적이 원이 되게 한다 : 음극-양극 사이 직류전압(100V～200VDC)와 헬름홀츠 코일의 직류전류 (1~2 Amp DC)의 두 양을 제한된 범위 내에서 조절하여 원 궤도가 선명하게 보이게 한다.
(5) 하나의 원 궤도에 대하여 음극-양극 사이의 전압 V, 전자의 원궤도 반경 r, 헬름홀츠 코일에 흐르는 전류 I, 헬름홀츠 코일의 반경 a, 코일의 감긴 횟수 N을 이용하여 비전하를 구한다.
(6) 음극-양극 사이의 전압, 코일에 흐르는 직류전류를 적당히 조절하여 각각 다른 조건에서 비전하의 값을 10회 이상 측정하도록 한다.
◈ 측정을 끝내고 전원을 끊는 순서 ◈
(1) 음극-양극 간의 직류고압을 0V로 낮춘 후 전원을 끈다.
(2) 필라멘트의 직류전원을 0V로 낮춘 후 전원을 끈다.
(3) 헬름홀츠 코일의 전원을 끈다.
Ⅶ. 예비고찰
1. 이 실험에서 자기장은 Helmholtz Coil의 두 개의 평행 전류 고리로부터 얻어지는데 이 한 쌍의 코일은 수직으로 세워져 있어서 자기장을 형성한다. 두 코일간의 간격이 코일의 반경과 일치하면 그 중간점 근처에서는 거의 균일한 축 방향 자기장이 형성된다. 이는 중심점에서 약간의 변위가 생길 경우 한쪽 코일에 의한 자기장의 증가 혹은 감소를 다른 쪽 코일이 감소 혹은 증가시켜 줌으로써 상쇄시켜 주기 때문이다. 진공관의 내부의 가열된 필라멘트 음극에 의하여 방출된 전자는 양극에 가해 준 전위차에 의해 계속 가속 되고 전자의 초기 운동에너지를 가진다. 양극에 있는 작은 구멍을 통하여 전자가 자기장이 있는 곳으로 들어가면 전자는 속도와 자기장에 수직한 방향으로 힘을 받아 원운동을 한다. 이때 전류와 전압을 측정함으로서 전기장을 계산할 수 있을 것이며, 전자의 비전하를 계산할 수 있을 것이다.
2. 자기장과 전기장을 결합시켜 그 안에서의 전자가 편향되는 것을 관측하여 전자의 전하와 질량의 비를 측정하여 기본입자로 전자가 발견될 수 있음을 알아볼 것이다. 또한 이 실험에서 전기장은 입자를 위쪽으로 자기장은 아래쪽으로 편향시키는 것을 알 수 있을 것이다.
▶참고 문헌◀
1. 현대물리학, 김상옥외, 교보, 1995
2. Fundamentals of Physics, David Halliday, 3rd ed
3. Perspectives of Modern Physics, Arther Beiser, 1st ed.
4. 새로운 물리학 실험 김수선외 1인 상학당
5. 일반물리학 실험 한국 물리학회 청문각
6. 현대 물리학 김현창외 6인 광림사
7. http://www.buy3a.com/x7.htm
8. http://www.mulinara.net/physics/wave/atom/k11.html
9. http://www.threei.co.kr/~dushin/Physics/optics/exp08/exp08.htm

키워드

로렌츠의 힘,   헬름홀츠 코일,   전자,   비전하,   e/m